BALANÇO DE ENERGIA NA CULTURA DA MAMONA (Ricinus communis L.): SUBSÍDIO PARA A DETERMINAÇÃO DA EVAPOTRANSPIRAÇÃO 1 Luiz Gonsaga de Carvalho 2 Pedro Castro Neto 3 Antonio Carlos Fraga 4 Rafael Aldighieri Moraes 5 RESUMO O uso do óleo de mamona (Ricinus communis L.) é uma das grandes alternativas para produção de biodiesel no Brasil, permitindo reduzir a importação de petróleo e a emissão de poluentes e gases de Efeito Estufa na atmosfera. Porém para a expansão das fronteiras agrícolas, deve-se melhor conhecer os parâmetros da interação microclimática da cultura com o ambiente de cultivo. Desta forma, além de avaliações de parâmetros fitotécnicos, a presente proposta terá como objetivos específicos determinar os componentes do balanço de energia sobre a cultura da mamona e parâmetros de necessidades hídricas em três fases do ciclo de produção na região de Lavras, sul do Estado de Minas Gerais. Para isso será utilizado o sistema da razão de Bowen instalado sobre a cultura irrigada, cuja lâminas d'água aplicada será com base em 100% da evaporação do Tanque Classe A. Palavras-chave: Cultura da mamona; balanço de energia; evapotranspiração. 1 INTRODUÇÃO Uma das grandes preocupações da atualidade tem sido a busca de alternativas energéticas para os combustíveis fósseis retornando a agenda internacional, com um elemento novo: a crescente preocupação ambiental. Nesta busca, a produção de combustíveis a partir de plantas oleaginosas, vêm ganhando cada vez mais espaço na economia brasileira, tal como o biodiesel, um sucedâneo do diesel. Assim, recentemente, o presidente da República sancionou a lei 11.097 que autoriza a introdução do biodiesel na matriz energética brasileira a qual foi publicada no Diário Oficial da União em 18/01/2005. A lei estabelece que, nos próximos três anos, será autorizada a adição de 2% (B2) de biodiesel ao diesel de petróleo. A partir de 2008, a mistura será 1 Projeto de pesquisa financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais FAPEMIG 2 D.S., Prof. Adjunto, DEG/UFLA. E-mail: lgonsaga@ufla.br 3 D.S., Prof. Titular, DEG/UFLA. E-mail: pedrocn@ufla.br 4 D.S., Prof. Titular, DAG/UFLA. E-mail: fraga@ufla.br 5 Estudante de Engenharia Agrícola, 8 o módulo, DEG/UFLA. E-mail: rafagricola@yahoo.com.br 919
obrigatória neste percentual. A adição de biodiesel ao diesel de petróleo será elevada para 5% a partir de 2013, também de forma obrigatória. Procurando atender a demanda de consumo do biodiesel, dentre as culturas com grande potencial para a sua produção, tem-se a mamona (Ricinus communis L.). A temperatura ideal para o crescimento e a maturação varia de 20 a 30 o C (SILVA, 1981). A mamona exige uma estação quente e úmida para favorecer a fase vegetativa e uma estação pouco chuvosa ou seca para permitir condições favoráveis de maturação e colheita. Durante o ciclo de crescimento, é necessário um total de precipitação entre 500 e 1.800 mm, estando o valor ótimo entre 700 e 1.400 mm. Diante então, desta recente e crescente demanda pela expansão da cultura da mamona, assim como para outras regiões do Brasil, no Estado de Minas Gerais, faltam informações da interação da cultura com as condições climáticas locais, como também de suas necessidades hídricas. Conforme DANTAS et al. (2004) a região de Lavras, sul do Estado, possui clima apropriado para o cultivo da mamoneira. Como as distribuições das chuvas nem sempre são regulares para a maioria das regiões brasileiras, com o propósito de determinar parâmetros para a irrigação, já tem-se verificado na literatura alguns trabalhos com objetivo de determinação da evapotranspiração da mamona, tais como realizados por CURI e CAMPELO JÚNIOR (2004), nas condições da Baixada Cuiabana e LIMA et al. (2004), nas condições do Brejo Paraibano. Assim, para que o Programa Biodiesel seja efetivamente consolidado, diversos estudos de pesquisa deverão ser implementados para que se estenda as áreas de cultivos no país e, ainda com o aumento de produtividade. Desta forma, o balanço de energia na cultura oferece informações que subsidiaram o manejo agronômico, principalmente quanto às necessidade hídricas, visando o manejo para a cultura irrigada. Diante do exposto, este trabalho terá como objetivos específicos, determinar os componentes do balanço de energia pelo sistema razão de Bowen sobre a cultura da mamona irrigada e determinar parâmetros de necessidades hídricas da cultura (evapotranspiração e coeficiente de cultivo). 2 MATERIAL E MÉTODOS O experimento será instalado na área de pesquisa do Departamento de Engenharia da Universidade Federal de Lavras, em Lavras-MG. Lavras está situada na região Sul do Estado de Minas Gerais, (lat.: 21 o 14 S, long.: 45 o 00 W e alt.: 918,8 m). A classificação climática 920
proposta por KÖPPEN é do tipo Cwa, com inverno seco e chuvas predominantes no verão, com precipitação total média anual de 1530 mm e temperatura média anual de 19,4 o C. A cultura da mamona, variedade IAC-80, será conduzida no espaçamento de 3,0 x 1,0 m, sendo irrigada por um sistema de irrigação por gotejamento. Os tratos culturais seguirão aqueles recomendados para a cultura conforme RODRIGUES FILHO (2000). Serão aplicados 3 tratamentos em três blocos casualizados: T1, T2 e T3, para lâmina d'água aplicada com base em 70%, 100% e 130% da evaporação do Tanque Classe A, respectivamente.. As coletas de dados serão efetuadas em três fases de desenvolvimento da cultura conforme as características morfológicas visualmente identificadas: 1 a fase: da emergência até o lançamento do primeiro racemo (cacho primário); 2 a fase: do lançamento do primeiro racemo até o início de sua maturação; 3 a fase: do início da maturação do primeiro racemo até o final de sua maturação. Para cada uma destas três fases em torno de cada 15 (quinze) dias subseqüentes serão coletados os dados durante três dias procurando abranger condições distintas de tempo meteorológico. Os dados a serem coletados consistirão em informações para a obtenção da evapotranspiração pelo método da razão de Bowen, descrito por PEREIRA et al. (1997): Rn G λe = para β diferente de 1........................ 1 + β (1) em que, λe é o fluxo de calor latente de evaporação (W m -2 ); Rn é a radiação solar líquida (W m -2 ); λe é o fluxo de calor no solo (W m -2 ); β é a razão de Bowen, a qual é obtida a partir de leituras de temperatura do ar e pressão de vapor d'água num mesmo ponto em dois níveis(z 1 e Z 2 ) dentro e/ou acima do dossel da cultura: T β = γ..............................................(2) e a em que, γ é o coeficiente psicrométrico (kpa o C -1 ); T é a diferença de temperaturas do ar em dois níveis dentro e/ou acima do dossel da cultura ( o C); e a é a diferença de pressão de vapor d'água em dois níveis dentro e/ou acima do dossel da cultura (kpa). Após o cálculo de λe (equação 1), este é convertido para equivalente em lâmina d'água evapotranspirada, dividindo-o pelo calor latente de vaporização da água, considerado como constante (λ = 2500 J kg -1 ). O sistema da razão de Bowen será instalado sobre uma das parcelas (tratamento T2). Numa torre metálica, em dois níveis de altura serão dispostos 921
horizontalmente e, alinhados com a entrelinha de plantio, 2 (dois) tubos com cerca de 1 m de comprimento. Na extremidade de cada um destes tubos será colocado um conjunto de sensores de temperatura e umidade relativa do ar. Desta forma, serão obtidas leituras simultâneas tendo-se as diferenças desses dois elementos meteorológicos para as respectivas alturas. Com as leituras de umidade relativa do ar obtêm-se as diferenças das pressões parciais de vapor d'água ( e a ) entre as duas alturas. Tendo-se estas diferenças obtêm-se a relação T/ e a da equação 2 para obtenção da razão de Bowen (β). A altura atingida pela mamona na primeira fase é de cerca de 1 m e nas fases seguintes de 2 m. Portanto, as alturas de instalação dos instrumentos, Z 1 e Z 2, serão de 0,5 e 1,5 m, respectivamente, para a primeira fase de desenvolvimento da cultura e nas fases subseqüentes estas alturas deverão ser modificadas para os níveis de 1,0 m e 3,0 m, respectivamente. À 0,5 m acima da altura Z 2 será instalado o sensor de radiação líquida (Rn), na extremidade de um tubo horizontal de 2 m de comprimento oposto aos demais sensores. Para a obtenção do fluxo de calor no solo (G), em (W m -2 ), serão instalados termopares tipo T (Cobre-Constantan) à duas profundidades (z 1 = 0,05 e z 2 = 0,10 m) alinhados na projeção vertical do sensor de radiação líquida obtendo-se o gradiente de temperatura que permitirá estimar este fluxo. Todas as medidas citadas acima serão armazenadas com médias a cada 10 (dez) minutos em um sistema automático de aquisição de dados fabricado pela Campbell Scientific, Inc., modelo CR 23-X. Com a metodologia descrita, para os dias de levantamento de dados, será obtida a evapotranspiração a cada 10 min e integrando estes valores ao longo do dia obtém-se a evapotranspiração da cultura (ETc) total diária. Para os respectivos dias de obtenção da ETc será também estimada a evapotranspiração de referência (ETo) pelo método Penman-Monteith (Padrão FAO). Neste caso, serão portanto, coletados os dados meteorológicos diários da PCD (Plataforma de Coleta de Dados) pertencente a rede do INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) a qual está instalada ao lado da área experimental. Calculando-se as médias das evapotranspirações (ETc e ETo) por fase de desenvolvimento da cultura, é possível determinar o coeficiente de cultivo (Kc) médio para cada uma destas fases, pois este parâmetro representa a razão entre a ETc e a ETo, ou seja: ETc Kc =.............................................. (3) ETo 922
3 RESULTADOS ESPERADOS Espera-se que, os estudos do balanço de energia contribua para o incremento nas informações relativas à interação da planta com o ambiente, subsidiando futuros trabalhos agrometeorológicos, destacando dentre eles, o zoneamento agroclimático. Por outro lado, a determinação de parâmetros de necessidades hídricas (evapotranspiração e coeficiente de cultivo) da cultura da mamona juntamente com o regime normal de chuvas da região, subsidiará a análise da viabilidade econômica de implantação de projetos e manejo de irrigação para esta cultura. 4 AGRADECIMENTOS À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais FAPEMIG pelo apoio concedido para a realização desta proposta de pesquisa. 5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CURI, S.; CAMPELO JÚNIOR, J.H. Evapotranspiração e coeficientes de cultura da mamoneira (Ricinus Communis L.), em Santo Antônio do Leverger-MT. In: CONGRESSO BRASILEIRO DA MAMONA, 1, 2004, Campina Grande, PB, Novembro, 2004. CD-Rom DANTAS, A.A.A.; CASTRO NETO, P.C.; CARVALHO, L.G. de. Características hídricas da região de Lavras, Minas Gerais, no ano agrícola 2003-2004, para o cultivo da mmona (Ricinus communis L.). In: CONGRESSO BRASILEIRO PLANTAS OLEAGINOSAS, ÓLEOS VEGETAIS E BIODIESEL, 1, 2004, Varginha, MG, Julho, 2004. CD-Rom LIMA, J. R. de S.; et al. Avaliação dos componentes do balanço de energia num solo cultivado com mamona no Brejo Paraibano. In: CONGRESSO BRASILEIRO DA MAMONA, 1, 2004, Campina Grande, PB, Novembro, 2004. CD-Rom PEREIRA, A. R.; VILLA NOVA, N.A.; SEDIYAMA. G.C. Evapo(transpi)ração. Piracicaba: FEALQ, 1997. 183p. RODRIGUES FILHO, A. A cultura da mamona. Belo Horizonte: Emater-MG, 2000. 20 p. (Boletim técnico). SILVA, W. J. da. Aptidões climáticas para as culturas do girassol, da mamona e do amendoim. Belo Horizonte, v.7, n. 82, p. 24-28, 1981. 923